"1000조 갑니다" 끝 모르는 반도체의 질주 하지만 아직 시작이라는 진짜 반도체의 무서운 힘 HBM의아버지 김정호 교수님이 직접 전

[오십천]

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1. AI 시대의 주인공, 왜 CPU가 아닌 GPU인가?

인공지능(AI)은 수많은 데이터를 동시에 계산하는 '행렬 연산'이 핵심입니다.

기존의 CPU가 복잡한 일을 순서대로 처리하는 '천재 수학자'라면, GPU는 쉬운 계산을 동시에 처리하는 '수천 명의 계산원'과 같습니다.

AI가 문장 간의 연관 관계를 점수로 매겨 다음 단어를 예측할 때, 이 동시 계산 능력이 필수적이기 때문에 GPU가 AI 시대의 핵심이 되었습니다.

2. AI의 발목을 잡는 '병목 현상'과 HBM의 등장 GPU가 아무리 빨라도 데이터를 공급하는 메모리 속도가 느리면 전체 성능이 떨어집니다.

이를 '병목 현상'이라고 합니다. **HBM(고대역폭 메모리)**은 이 문제를 해결하기 위해 D램을 아파트처럼 수직으로 쌓고, 수만 개의 구멍을 뚫어 '엘리베이터(TSV)'를 설치한 혁신적인 메모리입니다.

차선을 수천 개로 늘려 데이터를 한꺼번에 쏟아붓는 방식으로 AI 성능을 극대화합니다.

3. 반도체 제조는 왜 '신의 영역'인가?

반도체는 모래(실리콘)에서 시작되지만, 제조 공정은 상상을 초월합니다.

나노미터 단위의 미세한 회로를 그리기 위해 액체 주석 방울에 레이저를 초당 5만 번 쏘아 자외선을 만들어냅니다.

공정 단계만 1,000개가 넘으며, 한 판을 만드는 데 수개월이 걸릴 정도로 정교하기 때문에 '신의 영역'에 도전하는 기술이라 불립니다.

4. 미래의 반도체: 메모리 속에 두뇌를 넣다 (PIM) 이제는 메모리와 연산 장치를 분리하지 않고, HBM 메모리 내부에 GPU의 기능을 일부 집어넣는 PIM(Processing In Memory) 기술이 개발되고 있습니다.

데이터를 주고받는 거리 자체를 없애 효율을 극대화하는 방식입니다.

또한 반도체를 100층 이상 쌓으려는 시도가 이어지고 있지만, 발생하는 열을 식히는 냉각 기술이 미래 반도체의 성패를 가를 핵심 과제로 떠오르고 있습니다.